EP1240398B9 - Packer und verfahren zum einbringen vom injektionsmedien in risse oder hohlräume in beton - Google Patents

Packer und verfahren zum einbringen vom injektionsmedien in risse oder hohlräume in beton Download PDF

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EP1240398B9 EP00991609A EP00991609A EP1240398B9 EP 1240398 B9 EP1240398 B9 EP 1240398B9 EP 00991609 A EP00991609 A EP 00991609A EP 00991609 A EP00991609 A EP 00991609A EP 1240398 B9 EP1240398 B9 EP 1240398B9
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bore
concrete
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packer
threaded section
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Ludwig Hettich and Co
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    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0203—Arrangements for filling cracks or cavities in building constructions
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    • E04G23/0211—Arrangements for filling cracks or cavities in building constructions using injection

Definitions

  • the invention relates to a packer and a method for introducing injection media into cracks or cavities in concrete, stone or similar building materials having the features of the preambles of claims 1 and 7, respectively.
  • Pakker are used at the interface component / supply line for the injection medium, which serve to connect the supply lines with the cracks or voids in the concrete components to be rehabilitated.
  • FIG. 1 shows an axial section.
  • a tube 1 has a smooth portion 2 and a threaded portion 3.
  • a package of three metal discs 4 and two interposed sealing bushes 5 is pushed out of rubber.
  • the smooth portion 2 is crimped with its free end to the circumferential inner edge of the lowermost disc 4 to a collar 6 which holds the package of the discs 4 and sealing bushes 5 against displacement in an axial direction.
  • the package 4, 5 held by a metal sleeve 7, which is pushed onto the tube 1 and by means of a screwed onto the threaded portion 3 nut 8 against the package 4, 5 is clamped.
  • a nipple 10 is screwed by means of a nut 9 for injecting an injection medium.
  • the packer 1 to 10 is used in the configuration shown in not yet strained sealing bushes 5 in a bore 12 in a concrete component 11. Then the nut 8 is tightened on the threaded portion 3, so that the sealing bushes 5 are pressed against the wall of the bore 12 with a pressing force sufficient to the packer 1 to 10 in hold the bore 12 due to the generated wall friction against the compressive force which is exerted on the injection medium in the direction axially outward on the packer, so as to avoid squeezing the packer out of the bore 12 during operation.
  • the holding force for the packer is achieved exclusively by frictional forces generated between the sealing bushes 5 and the bore wall 12 in the described manner.
  • the currently used injection pressures are on the order of up to 300 bar.
  • the holding forces in the bore caused solely by friction depend inter alia on the size of the friction coefficient between the bore wall and the material of the sealing bushes. They can vary in operation. At the mentioned high injection pressures can not always be ruled out that the packer is blown out of the hole, which is a security risk for the staff and also can cause damage to the environment and the packer itself.
  • Such a packer is known from DE 94 14 703 U1.
  • This packer is intended for a sunken downhole arrangement.
  • the upper portion of the borehole is widened, so that the packer with its nipple and serving for bracing hex nut can be introduced sunk.
  • provided under the hex nut retaining plate is located on a shoulder between the expanded and the narrowed borehole area.
  • the invention has the object of providing a packer and a method for introducing injection media under pressure in cracks or cavities in concrete, stone or similar materials in such a way that it is securely anchored in the well, with a good, reliable seal between the packer and the borehole should be ensured when introducing injection media.
  • the pipe part is secured by positive anchoring in the wellbore.
  • the compression of the sealing bush in the borehole therefore only needs to produce a sufficient sealing effect to be measured. Therefore, the packer and in particular the sealing bush in the invention can be made considerably more compact and the bore in the concrete component can be made smaller.
  • the screw formed as a hollow screw is formed in its threaded portion as well as a known concrete screw to a direct, i. ensure anchorless screwing in concrete.
  • a screw which can be screwed directly into concrete is protected in the European patent EP 0 623 759 of the applicant.
  • the packer according to the invention has a concrete screw 20 with a head 21 and a direct cutting in concrete threaded portion 22 and a smooth-walled guide sleeve 23 of smaller diameter.
  • the trained as a hexagon head 21 includes a threaded hole, in which a nipple 25 is screwed with threaded pin 24.
  • the threaded hole is located at the outer end of a through hole 26 through the concrete screw 20. This through hole 26 is also continued through the guide sleeve 23 through to the injection end at 27.
  • the guide sleeve 23 is in the embodiment shown a separate from the concrete screw 20 part which is pressed into the lower end of the through hole 26 of the concrete screw 20. Between the end 28 of the concrete screw 20 and a flanged collar 29 of the guide sleeve 23, a package of two metal discs 30 and a sealing bushing 31 is held from rubber-elastic material which is slightly biased by the depression of the guide sleeve 23 into the through hole 26 in the concrete screw 20.
  • the pre-assembled packer is screwed to prepare an injection in a previously introduced into the concrete component bore 32 at a crack or suspected cavity suspicion, and indeed so deep until the collar 29 of the guide sleeve 23 starts at a shoulder 33 of the bore 32. Since the guide sleeve 23 slides in the through hole 26 of the concrete screw under the force exerted by the concrete screw when screwing axial force, the package of the two discs 30 and the sealing bushing 31 is slightly compressed in the last phase of the screwing, so that under slight shortening of the length of this Package the sealing bush is pressed to generate a sufficient seal on the bore wall.
  • the holding force between the packer and the component is thus different from the prior art (Fig. 1) not by the frictional force between the sealing bushing 31 and bore 32nd but by the positive cooperation of the external thread of the threaded portion 22 of the concrete screw 20 with the internal thread produced thereby applied in the wall of the bore 32.
  • the packer of the invention has fewer parts and may be smaller in size than the prior art packer shown in Figure 1, resulting overall in a significantly shorter and more compact design as well as a smaller diameter borehole. Nevertheless, the packer can due to the positive connection with the wellbore form-fitting much higher holding forces, ie with increased security many times. transfer.
  • a packer according to the invention can be mounted easily in the manner described and dismantled by unscrewing and reuse several times. It is not a problem if, when unscrewing the concrete screw 20 from the borehole 32, the guide sleeve 23 together with the sealing bush remains in the bore. For reuse is then merely a new guide sleeve 23 with deferred package of sealing bushing 31 and 30 washers press into the through hole 26 of the concrete screw 20.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Packer und ein Verfahren zum Einbringen von Injektionsmedien in Risse oder Hohlräume in Beton, Stein oder ähnlichen Baustoffen mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 bzw. 7.
  • Zur Sanierung von gerissenen Betonbauteilen oder zur Verfüllung von Hohlräumen in den Betonbauteilen ist es bekannt, flüssige Injektionsmedien in das Bauteil einzupressen. Dabei werden an der Schnittstelle Bauteil/Zuführleitung für das Injektionsmedium sogenannte Pakker verwendet, die zum Verbinden der Zuführleitungen mit den Rissen oder Hohlräumen in den zu sanierenden Betonbauteilen dienen.
  • Ein üblicher bekannter Packer ist in Figur 1 beschrieben und nachfolgend anhand dieser einen Axialschnitt darstellenden Figur 1 erläutert. Ein Rohr 1 hat einen glatten Abschnitt 2 und einen Gewindeabschnitt 3. Auf dem glatten Abschnitt 2 ist ein Paket aus drei metallenen Scheiben 4 und zwei dazwischen angeordneten Dichtbuchsen 5 aus Gummi aufgeschoben. Der glatte Abschnitt 2 ist mit seinem freien Ende um die umlaufende Innenkante der untersten Scheibe 4 zu einem Kragen 6 umgebördelt, der das Paket aus den Scheiben 4 und Dichtbuchsen 5 gegen Verlagerung in einer axialen Richtung hält. In der axialen Gegenrichtung ist das Paket 4, 5 durch eine metallene Hülse 7 gehalten, die auf das Rohr 1 aufgeschoben und mittels einer auf den Gewindeabschnitt 3 aufgeschraubten Mutter 8 gegen das Paket 4, 5 verspannbar ist.
  • Auf dem freien Ende des Gewindeabschnittes 3 ist mittels einer Mutter 9 ein Nippel 10 zum Injizieren eines Injektionsmediums aufgeschraubt.
  • Der Packer 1 bis 10 wird in der gezeigten Konfiguration bei noch nicht verspannten Dichtbuchsen 5 in eine Bohrung 12 in einem Betonbauteil 11 eingesetzt. Dann wird die Mutter 8 auf dem Gewindeabschnitt 3 angezogen, so daß die Dichtbuchsen 5 gegen die Wandung der Bohrung 12 mit einer Preßkraft gedrückt werden, die dazu ausreicht, den Packer 1 bis 10 in der Bohrung 12 aufgrund der erzeugten Wandreibung gegen die Druckkraft festzuhalten, welche über das Injektionsmedium in Richtung axial auswärts auf den Packer ausgeübt wird, um so ein Herausdrücken des Packers aus der Bohrung 12 im Betrieb zu vermeiden.
  • Folglich wird die Haltekraft für den Packer ausschließlich über auf die beschriebene Weise erzeugte Reibkräfte zwischen den Dichtbuchsen 5 und der Bohrungswandung 12 erzielt. Die derzeit verwendeten Injektionsdrücke liegen in der Größenordnung bis zu 300 bar. Die allein durch Reibung erzeugten Haltekräfte in der Bohrung hängen unter anderem von der Größe des Reibkoeffizienten zwischen der Bohrungswandung und dem Material der Dichtungsbuchsen ab. Sie können im Betrieb schwanken. Bei den erwähnten hohen Injektionsdrücken kann nicht immer ausgeschlossen werden, daß der Packer aus der Bohrung herausgesprengt wird, was ein Sicherheitsrisiko für das Personal darstellt und außerdem zu Schäden in der Umgebung und am Packer selbst führen kann.
  • Ein derartiger Packer ist aus der DE 94 14 703 U1 bekannt. Dieser Packer ist für eine versenkte Anordnung im Bohrloch vorgesehen. Hierzu wird der obere Bereich des Bohrlochs aufgeweitet, so daß der Packer mit seinem Anschlußnippel und einer zum Verspannen dienenden Sechskantmutter versenkt eingebracht werden kann. Dabei liegt eine unter der Sechskantmutter vorgesehene Haltescheibe an einem Absatz zwischen dem aufgeweiteten und dem verengten Bohrlochbereich auf. Mit einer solchen Anordnung wird zwar vermieden, daß nach dem Injizieren überstehende Teile des Packers abgeschlagen werden müssen. Der Packer wird aber gegen die axial auswärts gerichtete Kraft beim Injizieren nur durch Reibkräfte gehalten, die zwischen der Bohrlochwandung und zwei Dichtbuchsen durch das Verspannen mittels der Sechskantmutter erzeugt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Packer und ein Verfahren zum Einbringen von Injektionsmedien unter Druck in Risse oder Hohlräume in Beton, Stein oder ähnlichen Baustoffen so auszubilden, daß er im Bohrloch sicher verankerbar ist, wobei eine gute, zuverlässige Addichtung zwischen dem Packer und dem Bohrloch beim Einbringen von Injektionsmedien gewährleistet sein soll. Diese Aufgabe ist durch Anspruch 1 bzw. 7 gelöst.
  • Bei einem Packer und einem Verfahren nach der Erfindung wird das Rohrteil durch formschlüssiges Verankern in dem Bohrloch gesichert. Die Verpressung der Dichtbuchse im Bohrloch braucht deshalb lediglich noch zur Erzeugung einer ausreichenden Dichtwirkung bemessen zu sein. Deshalb kann der Packer und insbesondere die Dichtbuchse bei der Erfindung erheblich kompakter ausgeführt werden und die Bohrung im Betonbauteil kann kleiner bemessen werden.
  • Aufgrund der formschlüssigen Verankerung zwischen der Hohlschraube und der Bohrung, insbesondere durch direktes Einschrauben der als Betonschraube ausgebildeten Hohlschraube in den Beton, ist selbst bei sehr hohen Injektionsdrücken ein sicherer Halt des Packers in der Bohrung gewährleistet, was ein Herausdrücken bzw. Heraussprengen des Packers aus der Bohrlochwandung unmöglich macht. Dadurch ist die Sicherheit entscheidend erhöht. Außerdem ist eine eigens bei dem bekannten Packer vorzusehende Spannhülse mit Mutter entbehrlich, so daß der Packer gemäß der Erfindung weniger Bauteile hat, was die Konstruktion vereinfacht.
  • Es ist bevorzugt, wenn die als Hohlschraube ausgebildete Schraube in ihrem Gewindeabschnitt ebenso ausgebildet wird wie eine bekannte Betonschraube, um ein direktes, d.h. dübelloses Einschrauben in Beton sicherzustellen. Eine solche direkt in Beton einschraubbare Schraube ist im europäischen Patent EP 0 623 759 der Anmelderin unter Schutz gestellt.
  • Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.
  • Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 2a
    einen vormontierten Packer gemäß der Erfindung in Seitenansicht;
    Figur 2b
    den vormontierten Packer gemäß Figur 2a, jedoch vollständig geschnitten;
    Figur 3
    einen Axialschnitt durch ein vorgebohrtes, zur Aufnahme des Packers nach Figur 1 bemessenes Bohrloch in einem zu sanierenden Bauteil aus Beton und
    Figur 4
    eine Schnittdarstellung mit einem in das Bohrloch nach Figur 3 eingesetzten Pakker gemäß Figur 1.
  • Der Packer gemäß der Erfindung weist eine Betonschraube 20 mit einem Kopf 21 und einem mit direkt in Beton schneidenden Gewindeteil 22 sowie einer glattwandigen Führungshülse 23 kleineren Durchmessers auf. Der als Sechskant ausgebildete Kopf 21 enthält ein Gewindeloch, in welches ein Nippel 25 mit Gewindezapfen 24 eingeschraubt ist. Das Gewindeloch befindet sich am äußeren Ende einer Durchgangsbohrung 26 durch die Betonschraube 20. Diese Durchgangsbohrung 26 setzt sich auch durch die Führungshülse 23 hindurch bis zum Injektionsende bei 27 fort.
  • Die Führungshülse 23 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein von der Betonschraube 20 gesondertes Teil, welches in das untere Ende der Durchgangsbohrung 26 der Betonschraube 20 eingepreßt ist. Zwischen dem Ende 28 der Betonschraube 20 und einem umgebördelten Kragen 29 der Führungshülse 23 ist ein Paket aus zwei Metallscheiben 30 und einer Dichtbuchse 31 aus gummielastischem Material gehalten, das durch das Eindrücken der Führungshülse 23 in die Durchgangsbohrung 26 in der Betonschraube 20 leicht vorgespannt ist.
  • Der so vormontierte Packer wird zur Vorbereitung einer Injektion in eine vorher in das Betonbauteil eingebrachte Bohrung 32 an einer Riss- oder hohlraumverdächtigen Stelle eingeschraubt, und zwar so tief, bis der Kragen 29 der Führungshülse 23 an einem Absatz 33 der Bohrung 32 anläuft. Da die Führungshülse 23 in der Durchgangsbohrung 26 der Betonschraube unter der von der Betonschraube beim Einschrauben ausgeübten Axialkraft gleitet, wird in der letzten Phase des Einschraubvorganges das Paket aus den beiden Scheiben 30 und der Dichtbuchse 31 geringfügig zusammengedrückt, so daß unter geringfügiger Verkürzung der Länge dieses Paketes die Dichtbuchse zur Erzeugung einer ausreichenden Abdichtung an die Bohrungswandung angepresst wird. Die Haltekraft zwischen dem Packer und dem Bauteil wird also anders als beim Stand der Technik (Fig. 1) nicht durch die Reibkraft zwischen Dichtbuchse 31 und Bohrungswandung 32. sondern durch das formschlüssige Zusammenwirken des Außengewindes des Gewindeteils 22 der Betonschraube 20 mit dem dadurch erzeugten Innengewinde in der Wand der Bohrung 32 aufgebracht.
  • Der Packer nach der Erfindung hat weniger Teile und kann kleiner bemessen sein als der in Figur 1 gezeigte Packer nach dem Stand der Technik, was insgesamt zu einer erheblich kürzeren und kompakteren Konstruktion sowie zu einem kleineren Bohrlochdurchmesser führt. Dennoch kann der Packer aufgrund der formschlüssigen Verbindung mit dem Bohrloch weit höhere Haltekräfte formschlüssig, d.h. mit um ein Vielfaches erhöhter Sicherheit. übertragen.
  • Ein Packer gemäß der Erfindung läßt sich in der beschriebenen Weise einfach montieren und durch Herausschrauben auch wieder demontieren und mehrfach verwenden. Dabei stellt es kein Problem dar, wenn beim Herausschrauben der Betonschraube 20 aus dem Bohrloch 32 die Führungshülse 23 samt Dichtbuchse in der Bohrung verbleibt. Zur Wiederverwendung ist dann lediglich eine neue Führungshülse 23 mit aufgeschobenem Paket aus Dichtbuchse 31 und Scheiben 30 in die Durchgangsbohrung 26 der Betonschraube 20 einzudrücken.

Claims (7)

  1. Packer zum Einbringen von Injektionsmedien unter Druck in Risse oder Hohlräume in Beton, Stein oder ähnlichen Baustoffen durch ein Rohrteil, welches eine Schraube (20) mit Gewindeteil aufweist (22), welche in einer Bohrung (32) im Beton an den Riß oder Hohlraum angesetzt und durch mindestens eine verformbare Dichtung (31) abgedichtet ist, die gegen die Bohrungswandung verpreßt ist, wobei
    die Schraube (20) einschließlich des Gewindeteils (22) von einer Durchgangsbohrung (26) für das Injektionsmedium durchsetzt ist, das Gewindeteil (22) mit einem direkt in Beton schneidenden Gewinde versehen ist, und
    die Dichtung (31) zwischen dem Gewindeteil (22) und einem Absatz (33) in der Bohrung angeordnet und von dem Gewindeteil (22) gegen diesen Absatz (33) gepreßt ist.
  2. Packer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschraube (20) am Kopf (21) mit einem Nippel (25) für Injektionsmedium versehen ist.
  3. Packer nach einem der Ansprüche 1 oder, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (20) am Injektionsende einen glatten Führungsabschnitt (23) zur Zentrierung und Führung der als Dichtbuchse (31) ausgebildeten Dichtung aufweist.
  4. Packer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt als gesonderte, in eine Durchgangsbohrung (26) der Schraube (20) eindrückbare Führungshülse (23) ausgebildet ist.
  5. Packer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsbuchse (31) zwischen der Schraube und einem umgebördelten Kragen (29) der Führungshülse (23) zum Erzeugen eines gewünschten Dichtdruckes gegenüber der Bohrlochwandung verpreßbar ist.
  6. Packer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (32) mehrfach abgestuft ist.
  7. Verfahren zum Einbringen von Injektionsmedien unter Druck in Risse oder Hohlräume in Beton, Stein oder ähnlichen Baustoff durch eine Schraube (20) mit Gewindeteil (22), welches in einer mit mindestens einem Absatz (33) hergestellten und damit abgestuften Bohrung (32) im Beton an den Hohlraum oder Riß angesetzt und durch mindestens eine verformbare Dichtung (31) in der Bohrung abgedichtet wird, die gegen die Bohrungswandung gepreßt wird, wobei
    die von einer Durchgangsbohrung (26) für das Injektionsmedium durchsetzte Schraube (20) mit einem Gewindeteil (22) bereitgestellt wird, das direkt in den Beton eingeschraubt wird, und
    die Dichtung (31) durch Einschrauben der Schraube (20) in die Bohrung (32) gegen den Absatz (33) zum Erzeugen eines gewünschten Dichtdruckes gegenüber der Bohrlochwandung gepreßt wird.
EP00991609A 1999-12-20 2000-12-18 Packer und verfahren zum einbringen vom injektionsmedien in risse oder hohlräume in beton Expired - Lifetime EP1240398B9 (de)

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